Номер 50, страница 82 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 8. Азот, фосфор и их соединения - номер 50, страница 82.

Условие.

50. Какая масса фосфата аммония потребуется для приготовления 74,5 г 40 %-ного раствора соли? Рассчитайте в этом растворе массу воды, число атомов фосфора и число атомов водорода.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m_{раствора} = 74,5 \text{ г}$

$\omega((NH_4)_3PO_4) = 40 \% = 0,4$

Перевод в систему СИ:

$m_{раствора} = 0,0745 \text{ кг}$

Найти:

$m((NH_4)_3PO_4)$ - ?

$m(H_2O)$ - ?

$N(P)$ - ?

$N(H)$ - ?

Решение:

Для расчетов будем использовать справочные данные: молярная масса фосфата аммония $M((NH_4)_3PO_4) = 149 \text{ г/моль}$, молярная масса воды $M(H_2O) = 18 \text{ г/моль}$, число Авогадро $N_A = 6,02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}$.

Масса фосфата аммония

Массу растворенного вещества (фосфата аммония) находим, исходя из общей массы раствора и его массовой доли:

$m_{вещества} = m_{раствора} \cdot \omega_{вещества}$

$m((NH_4)_3PO_4) = 74,5 \text{ г} \cdot 0,4 = 29,8 \text{ г}$

Ответ: масса фосфата аммония равна 29,8 г.

Масса воды

Масса раствора является суммой масс растворенного вещества и растворителя (воды). Таким образом, массу воды можно найти по разности:

$m(H_2O) = m_{раствора} - m((NH_4)_3PO_4)$

$m(H_2O) = 74,5 \text{ г} - 29,8 \text{ г} = 44,7 \text{ г}$

Ответ: масса воды в растворе равна 44,7 г.

Число атомов фосфора

Сначала определим количество вещества (моль) фосфата аммония:

$n((NH_4)_3PO_4) = \frac{m((NH_4)_3PO_4)}{M((NH_4)_3PO_4)} = \frac{29,8 \text{ г}}{149 \text{ г/моль}} = 0,2 \text{ моль}$

Поскольку в каждой формульной единице $(NH_4)_3PO_4$ содержится один атом фосфора (P), количество вещества атомов фосфора будет равно количеству вещества фосфата аммония:

$n(P) = n((NH_4)_3PO_4) = 0,2 \text{ моль}$

Теперь вычислим число атомов фосфора, используя постоянную Авогадро:

$N(P) = n(P) \cdot N_A = 0,2 \text{ моль} \cdot 6,02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1} = 1,204 \cdot 10^{23}$

Ответ: число атомов фосфора в растворе равно $1,204 \cdot 10^{23}$.

Число атомов водорода

Атомы водорода присутствуют и в соли, и в воде. Необходимо рассчитать их общее количество.

1. Количество вещества атомов водорода из фосфата аммония. В одной формульной единице $(NH_4)_3PO_4$ находится $3 \cdot 4 = 12$ атомов водорода.

$n_1(H) = 12 \cdot n((NH_4)_3PO_4) = 12 \cdot 0,2 \text{ моль} = 2,4 \text{ моль}$

2. Количество вещества атомов водорода из воды. В одной молекуле $H_2O$ находится 2 атома водорода.

$n(H_2O) = \frac{m(H_2O)}{M(H_2O)} = \frac{44,7 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} \approx 2,4833 \text{ моль}$

$n_2(H) = 2 \cdot n(H_2O) \approx 2 \cdot 2,4833 \text{ моль} \approx 4,9667 \text{ моль}$

3. Общее количество вещества и число атомов водорода.

$n_{общ}(H) = n_1(H) + n_2(H) \approx 2,4 \text{ моль} + 4,9667 \text{ моль} \approx 7,3667 \text{ моль}$

Общее число атомов водорода:

$N(H) = n_{общ}(H) \cdot N_A \approx 7,3667 \text{ моль} \cdot 6,02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1} \approx 4,435 \cdot 10^{24}$

Ответ: общее число атомов водорода в растворе примерно равно $4,435 \cdot 10^{24}$.